腦洞大開！改造細菌研究抗生素療法的治療效果？

近日，一項刊登於國際雜誌Cell Host and Microbe上的研究報告中，來自MIT和哈佛大學的研究人員通過研究對大腸桿菌進行改造用於理解感染位點的細菌如何對抗生素療法產生反應，相關研究或能幫助研究人員更多地研究當前抗生素的工作機制，並為後期開發新型藥物提供新的思路和希望。

圖片摘自： MIT News

文章中，研究者發現了相關證據表明，當前某些關於細菌如何對抗生素產生反應的假設或許是不正確的。研究者James Collins說道，利用工程化的有機體或許就能幫助我們理解感染位點並且擴展我們對抗生素實際作用機制的理解。

對細菌進行工程化操作

研究者Collins的實驗室重點研究抗生素的作用機制，他們希望未來能夠設計出更有效的藥物，這項研究中，研究人員應用合成生物學技術設計出了新型的工程化細菌，並且以來研究抗生素的作用機制以及感染過程中細菌如何應對抗生素。很多研究抗生素作用機制的研究都是在實驗室培養皿中培養的細菌細胞中進行的，因此研究人員推測，在活體動物中很多藥物的作用效果或許並不一樣，這或許是因為其同實驗室培養皿中的環境並不相同，包括可用的營養物質以及其它原料等。

為了能夠在多種現實情況下對抗生素的作用機制進行研究，有那就人員對大腸桿菌進行了工程化改造使其能夠在特定狀況下表達一種遺傳性的開關，這種開關隨後就會被引入細菌中來使其記錄一些事件，比如暴露於化學物質中等。基於此，研究人員設計出了新型改造後的細菌，其能夠幫助研究人員闡明抗生素影響細胞的機制；此前在實驗室培養皿中培養的細菌中進行的研究中，研究者發現，大部分抗生素都能夠對分裂的細菌細胞發揮作用，卻很難殺滅不複製的細胞。

隨後研究人員將細菌連同小的骨科移植物一起運輸到小鼠機體中，來模擬醫學植入物位點所發生的感染，隨後研究者利用左氧氟沙星來治療小鼠，在治療前和治療後，細菌細胞會被移除並且利用名為ATC的分子治療，ATC能夠開啟細菌中的特殊開關，但僅限於正在複製的細胞。研究者認為，左氧氟沙星或許效果比較顯著，甚至能高效殺滅不分裂的細胞，當療法後進行複製的細胞的比例明顯增加了，這也就表明，左氧氟沙星並不能殺滅所有複製的細胞。

還有很多需要學習

研究者Collins表示，後期研究人員還需要進行大量的研究來理解抗生素髮揮作用的機制，而且工程改造後的有機體或許能夠幫助研究人員研究抗生素對細菌的作用效果和機制。當然，本文研究或許也會讓人們重新思考抗生素是如何在感染位點發揮治療作用的，未來合成生物學的工具對於抗生素的開發或許至關重要。

最後，研究者補充道，被改造的大腸桿菌中的遺傳學開關很容易就會轉移到其它類型的細菌中，其或許還能夠幫助檢測其它的特性，比如在感染位點細菌如何同免疫細胞相互作用，這種方法或許還能夠幫助研究人員研究大腸桿菌和其它病原體的生物被膜如何抵禦抗生素的。

原始出處：Laura K. Certain, Jeffrey C. Way, Matthew J. Pezone, et al. Using Engineered Bacteria to Characterize Infection Dynamics and Antibiotic Effects In Vivo. Cell Host and Microbe, August 31, 2017, doi:10.1016/j.chom.2017.08.001

本文選自：生物谷

原題：Cell Host & Microbe：科學家對細菌進行工程化改造來研究抗生素療法的治療效果

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